1、汽車電子控制系統(tǒng)開發(fā)簡介張春淮 2009. 6. 17目 錄1. 汽車電子控制系統(tǒng)應(yīng)用 1.1 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 1.2 底盤系統(tǒng) 1.3 車身系統(tǒng) 1.4 多媒體系統(tǒng) 1.5 整車性能控制 1.6 混合動(dòng)力/純電動(dòng)系統(tǒng)2. 控制系統(tǒng)開發(fā)管理 2.1 質(zhì)量、風(fēng)險(xiǎn)管理 2.2 過程控制 2.3 產(chǎn)品開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)3. 控制系統(tǒng)核心開發(fā)流程 3.1 V型模型特點(diǎn) 3.2 V型模型各開發(fā)階段介紹4. 汽車電子控制系統(tǒng)特點(diǎn) 4.1 嵌入式系統(tǒng) 4.2 離散，實(shí)時(shí)系統(tǒng) 4.3 分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)5. 故障診斷和Flash工具 5.1 故障診斷 5.2 Flash工具1. 汽車電子控制系統(tǒng)應(yīng)用1.1 動(dòng)力系統(tǒng) 發(fā)動(dòng)機(jī)系

2、統(tǒng) 變速器、離合器系統(tǒng) (AMT, AT, CVT, EVT) 分動(dòng)器，差速器系統(tǒng)1.2 底盤系統(tǒng) 懸架系統(tǒng)(主動(dòng)、被動(dòng)) 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(線控、助力) 制動(dòng)系統(tǒng)(ABS、線控) 車輪 (胎壓監(jiān)測(cè))1.3 車身系統(tǒng) 環(huán)境控制系統(tǒng) 燈光控制 玻璃升降 門鎖安全 電子儀表1.4 多媒體及信息系統(tǒng) 音頻、視頻插放系統(tǒng) GPS定位系統(tǒng) 信息傳遞系統(tǒng)1.5 整車性能控制 碰撞安全性能(安全氣囊) 操控穩(wěn)定性能(ABS、ESP) 噪聲、振動(dòng)(平順性) 動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性1.6 混合動(dòng)力/純電動(dòng)系統(tǒng) 整車控制 電機(jī)控制 電池控制 發(fā)電機(jī)組控制2. 控制系統(tǒng)開發(fā)管理2.1質(zhì)量、風(fēng)險(xiǎn)管理 控制系統(tǒng)開發(fā)的支持過程需求需

3、求管理配置管理項(xiàng)目管理供應(yīng)商管理質(zhì)量保證控制系統(tǒng)核心開發(fā)流程 設(shè)計(jì)開發(fā)方法系統(tǒng)論 項(xiàng)目管理 a) 項(xiàng)目計(jì)劃 (時(shí)間計(jì)劃、成本計(jì)劃、質(zhì)量計(jì)劃) b) 項(xiàng)目跟蹤和風(fēng)險(xiǎn)管理 (期限風(fēng)險(xiǎn)、成本風(fēng)險(xiǎn)、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn))系統(tǒng)A系統(tǒng)外部子系統(tǒng)A子系統(tǒng)B系統(tǒng)A邊界輸入輸出子系統(tǒng)A系統(tǒng)A 配置管理 a) 產(chǎn)品生命周期 (開發(fā)階段、生產(chǎn)階段、運(yùn)行和服務(wù)階段) b) 版本和配置 - 內(nèi)容包括：文件歸檔、文件管理、文件修復(fù)更改，例如，不同版本軟件； - 開發(fā)過程中的信息交換 - 管理所有的原料和工具，例:系統(tǒng)部配置的開發(fā)工具：CVS, Doors, Mantis. 需求管理 a )用戶需求的記錄和解釋 - 功能需求 - 用戶

4、接口需求 - 系統(tǒng)通信需求 - 實(shí)時(shí)性需求 - 可靠性需求 - 安全性需求 - 安裝，尺寸，重量需求 - 質(zhì)量需求 - 可測(cè)性和升級(jí)需求 - 維護(hù)保養(yǎng)需求 - 成本和時(shí)間對(duì)市場(chǎng)需求 b) 用戶需求跟蹤 供應(yīng)商管理 a)定義系統(tǒng)組成,接口，及相互責(zé)任 b)開發(fā)過程的交叉合作。 質(zhì)量保證 a )系統(tǒng)集成和測(cè)試 - 可靠的開發(fā)環(huán)境 - 組件測(cè)試 - 集成測(cè)試 - 系統(tǒng)測(cè)試 - 驗(yàn)收測(cè)試2.2 過程管理 - 開發(fā)計(jì)劃 - 開發(fā)實(shí)施 - 測(cè)試 - 評(píng)估2.3 產(chǎn)品開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)文件; 例如：IEEE/ANSI 830-1993 需求文檔結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn) ISO 9126 2001 GB/T 16260

5、2003 軟件工程產(chǎn)品的質(zhì)量 ISO 12119 1994 GB/T 17544 1998 信息技術(shù)，軟件包，質(zhì)量要求和測(cè)試 AutoSAR 開放的系統(tǒng)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn).它定義了組件和易于交換的硬件 和平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn) 3. 控制系統(tǒng)核心開發(fā)流程3.1 V型模型特點(diǎn)- 在汽車電子控制系統(tǒng)的開發(fā)中多用V模型；- V模型適合可靠性和安全性有較高要求的控制系統(tǒng)；- V模型適合系統(tǒng)的組件分布式開發(fā)的環(huán)境.- V模型缺點(diǎn): 在早期開發(fā)階段缺乏反饋機(jī)制- 解決方法 通過重復(fù)開發(fā)過程的循環(huán)來降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。 每個(gè)集成版本對(duì)應(yīng)的原型稱為樣件。 整個(gè)開發(fā)過程常分為A, B, C, D階段 產(chǎn)品版本D 樣件3.2 V型模型各開發(fā)階

6、段介紹 a ) V型模型(軟件)用戶需求分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述邏輯結(jié)構(gòu)分析技術(shù)系統(tǒng)描述軟件需求分析軟件結(jié)構(gòu)描述應(yīng)用層軟件設(shè)計(jì)底層軟件設(shè)計(jì)軟件組件測(cè)試模型組件測(cè)試系統(tǒng)集成測(cè)試系統(tǒng)集成HIL測(cè)試標(biāo)定試驗(yàn)實(shí)車功能測(cè)試a) 應(yīng)用層軟件設(shè)計(jì)控制軟件的分組 一般情況下(特別較大，復(fù)雜的程序)開發(fā)環(huán)境 Matlab/ Simulink/ stateflow Targetlink C,C+/d.IOr i v e rR T O SC A Nb o o t l o a d e r應(yīng) 用 層 軟 件控 制 策 略軟 件底 層 軟 件 應(yīng)用層設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 輸出 控制部分 控制邏輯和控制功能實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)和診斷部分(O

7、BD) 調(diào)度程序(scheduler)數(shù) 字 量輸 入模 擬 量C A N 信 號(hào)b) 底層軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn) 底層軟件是基于芯片的特性結(jié)構(gòu)以及遵循的標(biāo)準(zhǔn)所設(shè)計(jì)的。底層軟件的主要內(nèi)容 - 上電起動(dòng)，自檢，重起程序 - 程序調(diào)度 - 輸入輸出驅(qū)動(dòng)程序 - CAN驅(qū)動(dòng)程序 - 診斷OBD程序 - CCP程序開發(fā)環(huán)境 匯編語言(Assembly) C, C+d) 系統(tǒng)集成 將應(yīng)用層軟件和底層軟件集成在一起生成系統(tǒng)控制文件。 HEV系統(tǒng)生成的文件： .S19 or .ptp , .a2l , .profe) HIL測(cè)試HIL的環(huán)境 建立一個(gè)虛擬的系統(tǒng)環(huán)境(部分控制器為實(shí)物。部分子系統(tǒng)為實(shí)物,部分為模型) H

8、IL目的 - 驗(yàn)證控制策略 - 控制參數(shù)標(biāo)定 - 性能模擬 - 極限或危險(xiǎn)工況模擬 - 故障工況再現(xiàn)及其糾正Plant 函數(shù)用Matlab/Simulink/Stateflow or 其它語言編寫的描述客觀物理系統(tǒng)的模型集合。實(shí)物控制器實(shí)物子系統(tǒng)虛擬控制器虛擬子系統(tǒng)系統(tǒng)輸入通信系統(tǒng)系統(tǒng)輸出f) 標(biāo)定試驗(yàn)標(biāo)定環(huán)境 在實(shí)車上進(jìn)行控制系統(tǒng)、標(biāo)定參數(shù)標(biāo)定標(biāo)定工具 ETAS系統(tǒng)： 硬件：ETK, ES591, ES610 軟件：INCA, MDA Vector系統(tǒng): 硬件：CAN Card 軟件：CANoe ,CANalyzer標(biāo)定的控制系統(tǒng)軟件 .S19 , .a2l , .prof4. 電子控制系統(tǒng)

9、特點(diǎn)4.1 嵌入式系統(tǒng)(embedded system) 一種特殊用途的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)司機(jī)環(huán)境定點(diǎn)發(fā)生器ECU執(zhí)行器被控對(duì)象傳感器汽車汽車4.2 離散，實(shí)時(shí)系統(tǒng) a) 離散系統(tǒng) - ECU 處理的變量是離散化變量 - 開環(huán)/閉環(huán)控制的功能是由離散化來實(shí)現(xiàn)的 - 模擬信號(hào)AD數(shù)字信號(hào) b) 實(shí)時(shí)系統(tǒng) - 根據(jù)系統(tǒng)復(fù)雜性設(shè)計(jì)一個(gè)ECU的工作周期,如ISG整車控制器,HCU的時(shí)間周期為10ms. - 單任務(wù)和多任務(wù) 單任務(wù)：設(shè)計(jì)較小的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，編寫一個(gè)main() 函數(shù)，它包含一個(gè)while死循環(huán)，在系統(tǒng)中一直運(yùn)行。 多任務(wù)：多任務(wù)系統(tǒng)可看成多個(gè)單任務(wù)系統(tǒng)，它們?cè)谕粫r(shí)間都有運(yùn)行的可能。- 實(shí)時(shí)性需

10、求 處理器必須為各任務(wù)分配其運(yùn)行時(shí)間，以及各任務(wù)之間分配一定得時(shí)間間隔。 在給定的系統(tǒng)運(yùn)行周期內(nèi)完成整個(gè)控制操作。- 處理器的調(diào)度策略（多任務(wù)系統(tǒng)） 按次序順序 按優(yōu)先權(quán) 結(jié)合順序和優(yōu)先權(quán)- 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的三個(gè)主要部分(OSEK-OS,綠色部分) 任務(wù)激活的時(shí)間和任務(wù)控制信息激活就緒調(diào)度分配運(yùn)行掛起掛起狀態(tài)的任務(wù)數(shù)量處于就緒狀態(tài)的任務(wù)數(shù)量就緒的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列被執(zhí)行的任務(wù)管理所有任務(wù)資源優(yōu)先級(jí)順序4.3 分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)a)定義 在一個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)控制,硬件和數(shù)據(jù)本身在系統(tǒng)中分散地組織。b)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) - 星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ECU AECU CECU BECU DA節(jié)點(diǎn)B節(jié)

11、點(diǎn)E節(jié)點(diǎn)C節(jié)點(diǎn)D節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)B節(jié)點(diǎn)C節(jié)點(diǎn)D節(jié)點(diǎn)E- 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)- 環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)D節(jié)點(diǎn)C節(jié)點(diǎn)Bc)車輛中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 大多數(shù)采用總線型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò),它的典型代表就是控制器局域網(wǎng)-CAN d)總線型拓?fù)涮攸c(diǎn) - 所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)共享通信介質(zhì) - 一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息可達(dá)所有節(jié)點(diǎn) - 易于線纜鋪設(shè)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接，具有簡易擴(kuò)展性 - 一個(gè)節(jié)點(diǎn)故障不會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓e)總線仲裁機(jī)制 - 多節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線上發(fā)送信息時(shí)，總線仲裁哪一個(gè)信息，將占有總 線; - 總線訪問機(jī)制為隨機(jī)總線訪問多主站機(jī)制; - 報(bào)文（信息幀）優(yōu)先級(jí)CSMA/CA機(jī)制 CAN總線信息無沖突.5. 故障診斷和Flash工具5.1故障診斷輸入輸出控制功能車載診斷功能故障管理ISO診斷協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層總線驅(qū)動(dòng)器非車載診斷功能ECU控制軟件診斷儀a)車載診斷功能(OBD) - 傳感器、執(zhí)行器硬件錯(cuò)誤 - 控制功能故障 - 芯片線路故障 - 通信故障 - EOBD：和發(fā)動(dòng)機(jī)排放相關(guān)的故障診斷b) 故障的存儲(chǔ)器管理和特征 - 故障信息存在EEPROM中 - 故障代碼(DTC)和故障指示燈(MIL)c)與非車載診斷(診